Kỷ lục tốc độ truyền dữ liệu nhanh nhất thế giới một lần nữa bị phá vỡ, mở đường cho việc truyền tải ngày càng tức thời toàn bộ kho kiến thức của thế giới. Nhóm đã đạt được kỳ tích này là các nhà nghiên cứu đến từ Đại học Kỹ thuật Đan Mạch (DTU) và Đại học Công nghệ Chalmers ở Gothenburg, Thụy Điển. Kỹ thuật mới lạ của họ tận dụng một tia laser đơn và một con chip quang đơn, được thiết kế tùy chỉnh cho phép thông lượng đạt tốc độ 1,8 Pbit/s (Petabit mỗi giây) — tăng gấp đôi lưu lượng truy cập internet toàn cầu hiện nay.
Về quy mô, kỷ lục truyền dữ liệu tương tự trước đó đã bị phá vỡ vào tháng 8 năm 2020 với tốc độ đáng kinh ngạc lúc bấy giờ là 178 Tbit/s (Terabit mỗi giây) — đủ để tải xuống danh mục hiện có của Netflix trong thời gian ngắn hơn bạn có thể đếm được một Mississippi. Nhưng tốc độ đó chỉ bằng khoảng 10% so với công bố thông lượng tối đa hiện nay, nghĩa là trong vòng chưa đầy ba năm, chúng tôi đã cải tiến công nghệ gấp mười lần.
Một số công thức bí mật đằng sau kỷ lục đến từ chip quang học độc quyền, có thể lấy đầu vào từ một tia laser hồng ngoại duy nhất để tạo ra quang phổ nhiều màu. Mỗi màu đại diện cho một tần số giống như răng lược, có thể phân biệt hoàn hảo và bình đẳng với nhau (đây chính xác là quá trình chúng ta phân biệt màu sắc, bằng cách phát hiện các tần số khác nhau của vật liệu ánh sáng phản xạ về phía chúng ta). Và vì nhiều tần số này hoàn toàn có thể phân biệt được với nhau, với khoảng cách riêng biệt được đặt giữa mỗi tần số, thông tin đó có thể được truyền qua từng tần số (hoặc kênh) này. Càng nhiều màu sắc/tần số/kênh, dữ liệu có thể được gửi đi càng nhiều, dẫn đến việc thiết lập kỷ lục thế giới mới về tốc độ truyền 1,8 Pbit/s.
Công nghệ quang học ngày nay sẽ yêu cầu khoảng 1.000 tia laser khác nhau để tạo ra cùng một lượng bước sóng có khả năng truyền tất cả thông tin này. Điều đó tự nó là một vấn đề; mỗi tia laser bổ sung sẽ làm tăng mức tiêu thụ năng lượng, nhân số điểm lỗi và khiến việc thiết lập trở nên khó quản lý hơn.
Victor Torres Company, giáo sư tại Đại học Công nghệ Chalmers và là người đứng đầu nhóm nghiên cứu đã phát triển và sản xuất chip, đã giải thích đôi điều về công việc của nhóm:
Ông nói: “Điều đặc biệt ở con chip này là nó tạo ra một tổ hợp tần số với các đặc tính lý tưởng cho truyền thông sợi quang – nó có công suất quang cao và bao phủ một băng thông rộng trong vùng quang phổ rất thú vị cho truyền thông quang học tiên tiến”.
Thật thú vị, giống như nhiều “sai lầm” khoa học khác, mục đích thiết kế ban đầu không phải là phá vỡ kỷ lục thông lượng truyền tải của thế giới:
“Trên thực tế, một số thông số đặc trưng đạt được là do ngẫu nhiên chứ không phải do thiết kế,” Công ty Victor Torres cho biết thêm. “Tuy nhiên, với những nỗ lực trong nhóm của tôi, giờ đây chúng tôi có khả năng thiết kế ngược quy trình và đạt được các vi tổ hợp có khả năng tái tạo cao cho các ứng dụng mục tiêu trong viễn thông.”
Nghiên cứu cũng có những ứng dụng thực tế nên được nhân rộng ra khỏi phòng thí nghiệm – ý tưởng không phải là để công nghệ này giành được tiêu đề và bị bỏ rơi cho hành lang của phần mềm hóa hơi. Theo giáo sư Leif Katsuo Oxenløwe, Giám đốc Trung tâm Xuất sắc về Quang tử Silicon cho Truyền thông Quang học (SPOC) tại DTU, công nghệ này cho thấy tiềm năng to lớn để được nhân rộng:
“Tính toán của chúng tôi cho thấy rằng—với con chip duy nhất do Đại học Công nghệ Chalmers chế tạo và một tia laser duy nhất—chúng tôi sẽ có thể truyền tải tới 100 Pbit/s. Lý do cho điều này là giải pháp của chúng tôi có thể mở rộng—cả về mặt tạo ra nhiều tần số lẫn về mặt chia tổ hợp tần số thành nhiều bản sao không gian và sau đó khuếch đại quang học chúng, đồng thời sử dụng chúng làm nguồn song song để chúng tôi có thể truyền dữ liệu. Mặc dù các bản sao của lược phải được khuếch đại, nhưng chúng tôi không làm mất đi chất lượng của lược mà chúng tôi sử dụng để truyền dữ liệu hiệu quả về mặt quang phổ.”
Thật kinh ngạc khi nghĩ về quá nhiều thông tin có thể làm căng kết nối 100 Pbit/s — gấp khoảng 100 lần lưu lượng truy cập của Internet ngày nay. Nhưng xây dựng đường cao tốc, như họ nói, và giao thông sẽ đến.
